Una guida completa alla fresatura dell'acciaio

La lavorazione dell'acciaio è un'operazione cruciale nella produzione moderna, fondamentale per realizzare componenti e strutture di precisione per i settori automobilistico e aerospaziale. I professionisti dell'ingegneria, come ingegneri e macchinisti, troveranno in questo articolo un valido strumento per approfondire la comprensione dei principi fondamentali della fresatura dell'acciaio . Questa guida illustra i metodi e le considerazioni necessarie per una lavorazione di successo, consentendo ai professionisti di acquisire le competenze necessarie. Troverete questo articolo illuminante se siete alla ricerca di consigli per migliorare le vostre abilità di fresatura, sia che vogliate aumentare l'efficienza produttiva o ottenere finiture perfette.

Come funziona il processo di fresatura dell'acciaio?

La fresatura dell'acciaio è un processo di lavorazione sottrattivo che utilizza un utensile rotante multi-taglio, il più delle volte una fresa a candela . Il processo inizia con il montaggio del pezzo in acciaio sulla fresatrice per impedirne qualsiasi movimento durante la lavorazione. La macchina fa ruotare l'utensile da taglio mentre sposta il pezzo lungo un asse predeterminato. Questo metodo è efficace per raggiungere gli standard richiesti, sia che si tratti di sagomatura, foratura o contornatura del materiale con lubrificanti e una fresa a candela. Aspetti importanti includono la scelta appropriata degli utensili e il rapporto tra velocità di taglio e avanzamento, nonché l'aggiunta di sistemi di raffreddamento per regolare le temperature e migliorare la qualità.

Comprensione dell'operazione di fresatura

Il processo di lavorazione comprende diversi componenti che interagiscono tra loro per ottenere lavorazioni precise. Questi sono l'utensile da taglio, il pezzo in lavorazione e l'apparato di fresatura. L'apparato è il più importante in quanto fornisce il movimento e il supporto necessari. L'utensile da taglio lavora su materiale rimovibile, spesso acciaio rapido o metallo duro. Il pezzo in lavorazione deve essere adeguatamente allineato e fissato saldamente per evitare disallineamenti o difetti. Idealmente, un migliore controllo di operazioni come avanzamento, velocità del mandrino e percorso utensile si traduce in precisione e superfici non composite di alta qualità. In combinazione con l'uso appropriato di questi componenti, è possibile ottenere un'esecuzione tempestiva e precisa delle operazioni di fresatura.

Il ruolo delle fresatrici nella fresatura dell'acciaio

Le fresatrici sono fondamentali nel processo di fresatura dell'acciaio perché garantiscono un taglio preciso del materiale per ottenere la forma e le dimensioni desiderate del componente in acciaio. Impiegano utensili da taglio rotanti, che garantiscono la precisione anche in produzioni di grandi volumi. Alcuni dei principali vantaggi sono le forme minimamente ingegnerizzate, le tolleranze ristrette richieste e le finiture superficiali lisce. La loro flessibilità consente inoltre di eseguire numerose operazioni diverse, tra cui stozzatura, sagomatura e foratura, il che le rende essenziali nel settore manifatturiero e dei servizi di ingegneria meccanica.

Scegliere l'utensile da taglio giusto per l'acciaio

Nella scelta di un utensile da taglio per metalli come l'acciaio, è importante considerare la durezza del materiale, la precisione richiesta e i requisiti applicativi. Questi utensili sono realizzati in metallo duro, un materiale resistente e anelastico al calore, caratteristiche necessarie per la lavorazione di acciaio duro. Anche gli utensili in acciaio rapido (HSS) sono adatti per utensili da taglio generici quando le velocità di taglio non sono molto elevate. Tra le altre cose, il rivestimento in nitruro di titanio può aumentare la longevità dell'utensile e ridurre l'attrito. Scegliere sempre il tipo di utensile adatto all'operazione da eseguire, che si tratti di foratura, fresatura o scanalatura, in termini di geometria, come l'angolo del tagliente o il design della scanalatura.

Quali sono i diversi tipi di acciaio utilizzati nella fresatura?

Tipi di acciaio nelle applicazioni di fresatura

La guida alla fresatura dell'acciaio descrive le varie categorie di acciaio utilizzate nella tornitura delle leghe di acciaio, tra cui acciaio al carbonio, acciaio legato, acciaio per utensili, acciaio inossidabile e acciaio rapido.

1. Acciaio al carbonio: economico e facile da lavorare, perché è un utensile multiuso o può essere utilizzato in applicazioni a basso stress.
2. Acciaio legato: se vengono incorporati altri elementi, come cromo, nichel o molibdeno, per aumentare la resistenza, la tenacità e la resistenza all'usura, l'acciaio legato è più adatto per determinate attività di fresatura impegnative.
3. Acciaio per utensili: grazie alla sua durezza e resistenza all'usura definite, questo acciaio può essere utilizzato sia per utensili da taglio che per utensili durevoli, garantendo bordi affilati adatti a macchine ad alto impatto.
4. Acciaio inossidabile: utilizzato in applicazioni in cui l'igiene, l'ossidazione dei nuclei o la corrosione rappresentano un problema, l'acciaio inossidabile è estremamente durevole.
5. Acciaio rapido (HSS): l'HSS è stato progettato per resistere a temperature estreme e velocità elevate, il che lo rende estremamente utile per la creazione di frese a onda per la fresatura.

I materiali sopra menzionati vengono scelti in base all'elasticità e al modo in cui il metallo verrà utilizzato in un'operazione.

Impatto del contenuto di carbonio sulla macinazione

Il contenuto di carbonio ha un'influenza notevole sui metalli progettati per le procedure di fresatura. La percentuale di carbonio presente influisce su durezza, resistenza alla trazione e resistenza all'usura e determina il materiale finale quando sottoposto al processo di fresatura. Generalmente, un contenuto di carbonio più elevato nel materiale tende a determinare una maggiore durezza e resistenza alla trazione della matrice metallica a causa delle strutture in carburo di ferro presenti al suo interno. Tuttavia, un contenuto di carbonio più elevato può anche ridurre la duttilità e rendere il materiale più soggetto a cricche sotto sforzo.

Ad esempio, gli acciai a basso tenore di carbonio tendono ad avere un contenuto massimo di carbonio dello 0.3%, il che li rende teneri ma più deboli e, quindi, più facili da lavorare, il che può esporli a una possibile rapida usura degli utensili durante le fresature prolungate. Sul lato più resistente, gli acciai a medio tenore di carbonio contenenti dallo 0.3% allo 0.6% di carbonio offrono un equilibrio, rendendoli più lavorabili e aumentando la resistenza del componente, rendendoli adatti per componenti di assemblaggio che richiedono una migliore esposizione alle forze meccaniche. Per una resistenza alla trazione ancora maggiore, gli acciai ad alto tenore di carbonio contengono oltre lo 0.6% di carbonio. Questi vengono in genere temprati a scopo preventivo, ma la fresatura di precisione è fondamentale per una corretta coesione e una ridotta efficienza degli utensili.

I nuovi sviluppi nella scienza dei materiali hanno dimostrato la necessità di ottimizzare la quantità di carbonio per un particolare utilizzo di fresatura. Nelle lavorazioni di precisione, vengono applicati trattamenti di lega seguiti da un intervallo controllato di percentuali di carbonio per ottenere materiali resistenti ma non fragili. I dati suggeriscono che la riduzione della percentuale di carbonio e l'aggiunta di cromo o molibdeno migliorano le prestazioni del materiale senza comprometterne la lavorabilità. Questa strategia è particolarmente evidente negli attuali processi di fresatura, dove la lavorabilità e la resistenza sono i due fattori più importanti.

Perché la durezza è importante nella fresatura dell'acciaio

La durezza dei materiali utilizzati determina principalmente l'efficacia e la durata degli utensili e delle attrezzature impiegati per la fresatura dell'acciaio. È noto che gli utensili con gradi di durezza più elevati resistono all'usura e alla deformazione durante le applicazioni ad alta pressione, necessarie per la lavorazione di acciai ad alta resistenza. La ricerca ha stabilito che gli acciai con una durezza compresa tra 40 e 55 sulla scala Rockwell C possiedono buone qualità che li rendono efficienti per le macchine, poiché sono resistenti all'usura ma non abbastanza fragili da fratturarsi durante la fresatura.

L'utilizzo di frese con punta in metallo duro facilita lo sviluppo degli utensili, nel qual caso la durezza corretta è appropriata per il materiale da lavorare. Gli utensili in acciaio tenace si usurano molto rapidamente o si crepano termicamente se si fresa materiale tenero, caldo o trattato in modo improprio. Inoltre, è stato dimostrato che l'introduzione di processi di trattamento termico come la tempra e la tempra migliora l'uniformità della durezza in tutti gli strati di acciaio, aumentando la lavorabilità e riducendo l'usura degli utensili fino al 30%. Quando tutte queste tecniche vengono applicate, modificare la durezza in base alla composizione della lega e alle procedure di trattamento è il modo migliore per gestire in modo economico ed efficiente le operazioni di fresatura dell'acciaio.

Quali fresatrici sono le migliori per l'acciaio?

Vantaggi delle fresatrici CNC

Le macchine CNC sono state progettate per garantire una maggiore precisione attraverso processi automatizzati, consentendo di ridurre al minimo gli errori manuali fino a renderli fungibili con tolleranze di ±0.001 pollici. Le macchine CNC gestiscono manipolatori geometrici complessi e progetti complessi e semplificati grazie a una programmabilità senza precedenti, consentendo un notevole miglioramento dei ritmi di produzione.

Una delle loro caratteristiche più notevoli è la modularità, che consente di gestire diverse classi di acciaio, consentendone l'utilizzo nei settori automobilistico, aerospaziale ed edile, ad esempio grazie alla flessibilità di lavorare con acciai al carbonio e legati. I moderni utensili CNC sono dotati di meccanismi di feedback e controllo in tempo reale che modificano velocità di taglio e velocità di avanzamento in base alle caratteristiche del materiale, con una conseguente riduzione dell'usura degli utensili di quasi il 25%. Inoltre, questa automazione avanzata senza precedenti previene l'interferenza manuale, che potrebbe portare a situazioni potenzialmente pericolose, garantendo così livelli di sicurezza più elevati.

Un altro vantaggio indiretto derivante dall'integrazione di un software robusto con strumenti CNC, come la pre-calibrazione delle operazioni di fresatura CNC, è la possibilità di ottenere risultati migliori e ottimizzati una volta avviato il processo vero e proprio. Ciò riduce gli sprechi e al contempo rende l'approccio più economico, con stime che indicano una riduzione del 15% degli sprechi di materiale. Nel complesso, con queste premesse, è facile comprendere come le macchine integrate Steel BX consentano un'elevata precisione, un ottimo rapporto costi-efficacia e una maggiore efficienza.

Confronto tra fresatrici verticali e orizzontali

Le fresatrici verticali e orizzontali sono parte integrante della lavorazione moderna, ciascuna con vantaggi specifici a seconda dell'applicazione desiderata e degli obiettivi di produzione. Le fresatrici verticali sono dotate di un mandrino posizionato verticalmente per la foratura, la scanalatura o il taglio di superfici piane. Il loro design compatto riduce l'ingombro, facilitando l'installazione in officina, soprattutto quando lo spazio è limitato. Le fresatrici orizzontali, al contrario, sono dotate di un mandrino orientato orizzontalmente, che le rende più adatte per operazioni che comportano tagli gravosi, come la movimentazione di materiali di grandi dimensioni.

Le differenze principali emergono anche in termini di utensili e versatilità. Le macchine verticali impiegano sempre utensili più piccoli ed economici, più facili da sostituire e sostituire quando necessario, semplificando così tali lavori. Sulle macchine orizzontali è possibile inserire frese più robuste e più slot per utensili, che possono assorbire una coppia maggiore durante le operazioni di fresatura. I dispositivi orizzontali riducono i tempi di asportazione del materiale fino al 30% su larga scala, migliorando la produttività per i settori aerospaziale e automobilistico.

Inoltre, molti dispositivi mobili orizzontali moderni dispongono di pallet integrati che consentono di lavorare il pezzo senza doverlo ruotare manualmente, migliorando la precisione e riducendo al minimo i tempi morti. Tuttavia, le fresatrici verticali rimangono le fresatrici preferite per lo sviluppo, una configurazione più semplice e la realizzazione di prototipi o piccole serie. Pertanto, in definitiva, la scelta tra fresatrici verticali o orizzontali è determinata dal tipo di materiale da utilizzare, dalla precisione dei pezzi, dalla complessità dei pezzi e dal volume di produzione.

L'importanza della manutenzione degli utensili di fresatura

Gli utensili di fresatura devono essere sottoposti a manutenzione adeguata per migliorarne qualità, longevità e prestazioni. Inoltre, l'usura, la scheggiatura o la deformazione dei taglienti, rilevate durante le ispezioni di routine, determinano la precisione temporale delle macchine, evitando inutili fermi macchina. È stato dimostrato che utensili non adeguatamente manutenuti possono comportare una riduzione dell'efficienza fino al venti percento, aumentando al contempo i costi di sostituzione e gli scarti. Le migliori pratiche dovrebbero inoltre includere l'affilatura, la pulizia e la lubrificazione regolari per ridurre al minimo l'attrito e il calore durante l'uso, prolungando il ciclo di vita degli utensili. Inoltre, la valutazione in tempo reale dell'usura delle macchine utensili può essere effettuata da remoto utilizzando sistemi come il monitoraggio delle condizioni degli utensili, massimizzando la produttività e riducendo al minimo i guasti. L'economicità e l'affidabilità operativa in un ambiente di produzione possono essere migliorate adottando un approccio più proattivo alla manutenzione degli utensili.

Come scegliere la fresa giusta per l'acciaio?

Fattori che influenzano la selezione della fresa

1. Compatibilità con i materiali: la fresa deve essere adeguatamente rettificata per il taglio dell'acciaio. Questo utensile deve possedere la durezza e la resistenza all'usura necessarie per resistere alla tenacità del materiale.
2. Tipo di rivestimento: scegliere una fresa rivestita in nitruro di titanio e alluminio (TiAlN) perché aumenta la resistenza al calore e riduce l'attrito durante la lavorazione ad alta velocità.
3. Progettazione delle scanalature: scegliere una fresa con un numero adeguato di scanalature per le operazioni di fresatura dell'acciaio. Le frese a quattro scanalature sono solitamente ideali, poiché offrono una resistenza adeguata e consentono un'adeguata asportazione del truciolo.
4. Geometria all'avanguardia: Frese a candela con taglio affilato sono preferibili i bordi perché provocano una minore usura degli utensili e producono finiture più nette.
5. Diametro e lunghezza dell'utensile: infine, il diametro e la lunghezza della fresa devono essere adatti al lavoro di lavorazione da svolgere, ma sufficientemente resistenti da ridurre al minimo la flessione.
6. Compatibilità con velocità del mandrino e velocità di avanzamento: la fresa selezionata deve funzionare bene con la velocità disponibile nella macchina e con la velocità di avanzamento richiesta per massimizzare la produttività.

Influenza del rivestimento sulla durata dell'utensile

I rivestimenti avanzati utilizzati sulle frese garantiscono la loro durata di funzionamento più lunga e aumentano la produttività complessiva delle macchine. I rivestimenti in nitruro di titanio e alluminio, AlCrN e carbonio tipo diamante sono ampiamente utilizzati negli utensili di fascia alta. Questo è utile poiché tali rivestimenti migliorano la resistenza all'usura, riducono l'attrito e mantengono la stabilità termica fungendo da cuscinetto tra l'utensile da taglio e il pezzo in lavorazione.

Ad esempio, gli utensili rivestiti in TiAlN ad alta velocità possono resistere ad alte temperature durante la lavorazione dell'acciaio grazie alla loro eccezionale resistenza all'ossidazione. La ricerca suggerisce che in caso di lavorazioni meccaniche eccessive, i rivestimenti in TiAlN possono essere vantaggiosi, poiché possono prolungare la durata degli utensili dal 20 al 50%. I rivestimenti in AlCrN, d'altra parte, sono noti per la loro migliore resistenza alle microscheggiature e una maggiore resistenza alla tenacità nei tagli interrotti, consentendo una produzione costante anche durante le lavorazioni più complesse.

Oltre ai rivestimenti convenzionali, di cui si parla da tempo, gli strati nano-rivestiti stanno riscuotendo un grande successo nel settore della tecnologia degli utensili. In questo caso, strati di materiale resistente all'usura vengono alternati, garantendo un maggiore isolamento e una minore conduttività termica. Questo sviluppo riduce significativamente i tempi di cambio utensile, poiché i taglienti delle macchine utensili possono rimanere affilati più a lungo.

I dati statistici tratti dai report di settore mostrano l'importanza della scelta del rivestimento più adatto, in quanto influenzata dalle proprietà del materiale e dalle velocità di lavorazione. Ad esempio, i rivestimenti DLC offrono prestazioni eccezionali nelle applicazioni su materiali ferrosi, poiché garantiscono una durata dell'utensile fino a tre volte superiore rispetto agli utensili non rivestiti nella lavorazione di leghe di alluminio.

Nel complesso, i rivestimenti promuovono la produttività, la qualità della finitura superficiale e l'efficienza dei costi: questo è l'aspetto più importante delle moderne soluzioni di utensili.

Significato della geometria all'avanguardia

La qualità degli utensili da taglio influisce direttamente sull'efficienza di lavorazione e sulla qualità della produzione, quindi la geometria gioca un ruolo cruciale in questo processo. La geometria degli utensili da taglio è responsabile della formazione dei trucioli, del loro scioglimento termico e della velocità di usura degli utensili. L'angolo di spoglia, l'angolo di spoglia e il raggio del tagliente sono progettati in modo che gli utensili possano essere lavorati per un materiale con una determinata finitura desiderata.

Si ritiene che gli angoli di spoglia positivi siano taglienti efficienti in quanto riducono le forze e l'energia richieste, il che li rende ideali per materiali più teneri come le leghe di alluminio. Gli utensili che interagiscono con materiali duri o abrasivi sono più efficaci quando presentano angoli di spoglia negativi, poiché migliorano la loro capacità di resistenza alla deformazione a limiti di sollecitazione più elevati. Un raggio di taglio più piccolo favorisce tagli più netti e finiture lisce, sebbene aumenti il tasso di usura, mentre raggi di taglio più ampi contribuiscono maggiormente alla longevità degli utensili.

Esperimenti e simulazioni al computer hanno dimostrato che, con lavorazioni ad alta velocità, l'ottimizzazione degli angoli di taglio può aumentare la velocità di asportazione del materiale del 30%. Gli utensili con elica variabile riducono efficacemente le vibrazioni durante l'utilizzo di frese a candela sull'acciaio, con conseguente miglioramento dell'integrità superficiale e della durata dell'utensile. Tali innovazioni indicano anche il ruolo della modifica della geometria dei taglienti nell'aumentare la produttività e la precisione, adattandola alla rispettiva applicazione.

Quali sono le sfide più comuni nella fresatura dell'acciaio?

Affrontare i problemi di finitura superficiale

I problemi nella lucidatura delle superfici in acciaio possono derivare dall'usura degli utensili, dalle proprietà del materiale e dai parametri della macchina. Tuttavia, per ottenere una lucidatura efficace, è necessario controllare molti parametri, come la velocità di taglio, l'avanzamento e la profondità di taglio. Secondo questa ricerca, la rugosità superficiale può essere significativamente ridotta utilizzando una velocità di taglio adeguata, compresa tra 150 e 300 metri al minuto, con acciai a medio tenore di carbonio. Inoltre, l'applicazione di rivestimenti come il TiAlN sugli utensili di fresatura migliora la qualità della finitura superficiale, minimizzando l'usura degli utensili e riducendo la produzione di calore durante la lavorazione ad alta velocità.

Un altro fattore significativo che influenza la finitura superficiale è la vibrazione dell'utensile. La geometria variabile delle scanalature o i dispositivi dinamici di smorzamento delle vibrazioni riducono le vibrazioni del 50%, consentendo di ottenere superfici con una finitura migliore. Inoltre, lavorare con refrigerante a flusso continuo o con metodi MQL modificati riduce la produzione di calore e consente una migliore integrità superficiale e una maggiore durata dell'utensile, prolungandone l'usabilità.

Infine, si potrebbe affermare che la geometria dell'inserto scelta abbia la massima importanza. Gli inserti con angolo di spoglia positivo e tagliente affilato presentano un valore di rugosità superficiale inferiore, poiché favoriscono un taglio più pulito del materiale. Queste tecniche e i sistemi di monitoraggio in tempo reale consentiranno ai produttori di gestire in modo più efficace i problemi di finitura superficiale e di aumentare la precisione nella fresatura dell'acciaio.

Gestione dell'efficienza nella rimozione dei materiali

Il miglioramento di parametri come la velocità di avanzamento ottimale, la selezione degli utensili da taglio e le strategie del percorso utensile può aumentare l'efficienza di asportazione del materiale in un determinato processo di lavorazione. A mio parere, inizierei valutando i parametri di lavorazione per ottenere un rapporto appropriato tra velocità di asportazione del materiale (MRR) e durata dell'utensile. Spesso è economico utilizzare metodi di lavorazione ad alta velocità e percorsi utensile adattivi nel processo di taglio dell'acciaio, in quanto possono migliorare l'efficienza mantenendo la precisione. Inoltre, prenderei in considerazione l'utilizzo di utensili da taglio ad alte prestazioni con rivestimenti che limitano l'attrito e il calore nell'utensile, con conseguente aumento della durata e risultati uniformi. Questo può essere eseguito sull'acciaio con un'efficienza di asportazione del materiale più efficace e un'adeguata sorveglianza e miglioramento di processi come la fresatura.

Garantire la durata dell'acciaio per utensili

Per aumentare ulteriormente la durabilità dell'acciaio per utensili, mi concentrerei maggiormente sull'ottimizzazione del trattamento termico, poiché è fondamentale per ottenere la tenacità e la durezza necessarie. Programmi di manutenzione e ispezione regolari sono fondamentali per determinare la prevenzione di usura e guasti. Inoltre, considererei prioritaria la scelta di un'adeguata qualità di acciaio e di rivestimenti, che aumentano ulteriormente la resistenza all'usura e riducono l'attrito. Queste strategie, combinate, contribuirebbero a mantenere la durabilità dell'acciaio per utensili per periodi più lunghi.

Domande frequenti (FAQ)

D: Descrivi il processo di fresatura dell'acciaio e la sua rilevanza.

R: La fresatura dell'acciaio è un tipo di lavorazione in cui vengono impiegati utensili rotanti per modellare il pezzo in acciaio. Di conseguenza, gli specialisti dell'acciaio possono realizzare componenti e assiemi che richiedono una forma o una finitura specifica con precisione. Indubbiamente, la fresatura è uno dei metodi di lavorazione più multifunzionali, consentendo di ottenere forme geometriche elaborate e superfici lisce sui componenti in acciaio.

D: Quali processi di fresatura consigliereste per l'acciaio?

R: L'acciaio può essere fresato con diversi metodi, tra cui la fresatura frontale, la fresatura periferica e la fresatura di testa. La fresatura frontale viene utilizzata per superfici piane, la fresatura periferica per tagliare i bordi esterni di un pezzo e la fresatura di testa per creare scanalature, tasche e contorni. Nel caso di pezzi in acciaio, ogni tipo di fresatura viene utilizzato insieme a utensili e tecniche di taglio appropriati per raggiungere l'obiettivo.

D: È possibile fresare tutti i tipi di acciaio?

R: La fresatura di qualsiasi tipo di acciaio è possibile, sebbene alcuni tipi di acciaio siano più semplici. Il taglio di acciai a basso e medio tenore di carbonio è più semplice rispetto al taglio di acciai ad alto tenore di carbonio e legati, poiché questi ultimi presentano livelli di durezza significativamente più elevati. Detto questo, con gli utensili da taglio appropriati e lubrificanti di alta qualità disponibili, anche gli acciai ad elevata durezza possono essere fresati con efficienza e facilità. Le caratteristiche dell'acciaio in questione giocano sempre un ruolo nella scelta della modalità di esecuzione della fresatura.

D: Cos'è esattamente la fresatura CNC dei metalli e in che cosa differisce dal processo manuale di fresatura dell'acciaio?

R: La fresatura CNC utilizza la tecnologia per tagliare componenti in acciaio. È programmata per tali attività, il che la distingue dalla fresatura manuale. Quest'ultima si basa esclusivamente sulle competenze e le capacità dell'operatore, poiché non ci sono specifiche prestabilite da seguire. I programmi per la fresatura CNC dell'acciaio sono basati su computer e predefiniti, consentendo transizioni fluide dell'utensile da taglio e del suo movimento, aumentando l'efficienza e la precisione. Non c'è da stupirsi che le macchine CNC siano ormai un punto fermo nelle officine meccaniche quando si tratta di lavorazione dell'acciaio.

D: Cosa sono le frese frontali e frontali e perché vengono comunemente utilizzate per la fresatura dell'acciaio?

R: Gli utensili più comuni utilizzati nella fresatura dell'acciaio sono le frese a inserti, le frese a spianare e le frese a candela. L'HSS e il metallo duro sono due dei materiali più ampiamente utilizzati per questi utensili. Le frese a inserti hanno due configurazioni: a due taglienti, a quattro taglienti e a testa sferica, che vengono utilizzate per scopi diversi nella fresatura. In questo modo, è evidente che il tipo di acciaio influenza il tipo di fresa utilizzata, la finitura desiderata e il tipo di fresatura eseguita.

D: Spiega la struttura di una fresatrice verticale e il suo principio di funzionamento per la fresatura dell'acciaio.

R: Le fresatrici verticali differiscono da quelle orizzontali in quanto i mandrini verticali sono orientati verso l'alto e verso il basso e sostengono e ruotano l'utensile da taglio. Il pezzo in lavorazione è fissato al tavolo, in grado di muoversi su tre assi. Ad esempio, durante la fresatura dell'acciaio, la fresa rotante viene immersa nel pezzo e la forza di taglio creata rimuove il materiale indesiderato per ottenere la forma desiderata. La fresatura verticale è molto più versatile e viene utilizzata anche per la spianatura, la foratura e la lavorazione di superfici verticali su componenti metallici.

D: Quali fattori bisogna considerare prima di scegliere la fresa adatta all'acciaio?

R: Oltre alla durezza, alla finitura superficiale e al tipo di fresatura da eseguire, nella scelta è necessario considerare anche il numero di taglienti, il rivestimento e il materiale di fresatura della fresa. Ad esempio, le frese a due e quattro taglienti con rivestimento vengono spesso utilizzate perché realizzate in acciaio con una migliore finitura, che le rende più resistenti all'usura rispetto agli utensili per lucidatura. Indipendentemente dal tipo di acciaio, è importante seguire le indicazioni del produttore.

D: Quanto è importante la lubrificazione nella fresatura dell'acciaio?

R: Nella fresatura dell'acciaio, la lubrificazione agisce come agente protettivo che riduce l'attrito tra il tagliente del contatto e il pezzo in lavorazione e favorisce lo sviluppo del calore e la rimozione dei trucioli. Ciò consente di ottenere una finitura superficiale migliore, che a sua volta massimizza la durata utile dell'utensile e le velocità di taglio, oltre a ottenere una maggiore lubrificazione. A seconda dell'acciaio specifico da fresare e del tipo di operazione di fresatura, potrebbero essere necessarie tecniche di MQL, refrigerante a flusso continuo o qualsiasi altra soluzione intermedia.

D: Ci sono dei passaggi necessari per la fresatura dell'acciaio?

R: Il lavoratore deve indossare tutti gli indumenti protettivi richiesti, inclusi occhiali di sicurezza, protezioni acustiche e scarpe chiuse. È inoltre necessario garantire un pezzo in lavorazione sicuro e una macchina correttamente fissata e dotata di protezioni. Durante la fresatura, è necessario prestare attenzione ai trucioli volanti ed evitare di rimuoverli mentre la macchina è in funzione e a diretto contatto con il pezzo in lavorazione. È essenziale conoscere le procedure operative per le interruzioni di emergenza e rispettare tutte le norme di sicurezza stabilite dal produttore del luogo di lavoro o della macchina.

D: Come si sono adattati i processi di lavorazione dell'acciaio con l'introduzione delle fresatrici?

R: Il primo campione di fresatrice mai perfezionato ha mostrato una leggera differenza tra i sistemi manuali e quelli CNC, divenuti ormai comuni, e sono stati persino perfezionati nuovi metodi di lavorazione dell'acciaio e dei suoi componenti. Storicamente, le macchine manuali erano fondamentali nella loro progettazione e potevano essere utilizzate solo da un operatore qualificato in un determinato campo. D'altra parte, le fresatrici a controllo numerico computerizzato dispongono di sistemi più consolidati che offrono una fabbricazione complessa, velocità e precisione dell'acciaio illimitate. Questa innovazione ha reso possibile accelerare la produzione, aumentare la durata dei prodotti finiti e riprodurre pezzi che sembravano irrealistici o irragionevoli.

Fonti di riferimento

1. Confronto della finitura superficiale dell'acciaio per stampi JIS SDK61 dopo la fresatura ad alta velocità a secco e dopo la fresatura ad alta velocità con fluido refrigerante

• Autori: T. Le et al.
• Data di pubblicazione: 2022-02-12
• Riepilogo: In questo articolo, esaminiamo i risultati della fresatura ad alta velocità a secco e della fresatura ad alta velocità con fluido refrigerante su acciaio per stampi JIS SDK61 e valutiamo le differenze nella finitura superficiale. I risultati mostrano che il metodo di fresatura scelto è determinante nel determinare la qualità superficiale del pezzo finito.
• Metodologia: La ricerca ha utilizzato un omogeneizzatore genetico di superficie ad alta precisione dotato di una testa di taglio larga 1 mm che ruota a 600 giri/min e funziona in modalità ad alta velocità per stabilire il tempo di attività del taglio sulla consistenza dell'elasticità della superficie dei pezzi (Le et al., 2022).

2. Effetto dei dettagli di taglio sulla precisione della superficie durante il processo di fresatura dell'acciaio AISI 1045

• Autori: D. Trung
• Data di pubblicazione: 2020-12-15
• Riepilogo: Lo studio esamina l'effetto della velocità di taglio, della velocità di avanzamento e della profondità di taglio come parametri di taglio sulla rugosità superficiale dell'acciaio AISI 1045 durante le operazioni di fresatura.
• Metodologia: Per pianificare gli esperimenti è stato utilizzato il modello Box-Behnken e sono stati creati modelli predittivi per gli indici di rugosità superficiale utilizzando tecniche di modellazione della superficie di risposta e di trasformazione di Johnson (Trung, 2020).

3. Selezione dei parametri per garantire l'ottimizzazione multicriterio di Taguchi combinata con il metodo di classificazione dell'analisi dell'involucro dei dati durante la fresatura dell'acciaio SCM440

• Autori: NL Khanh
• Data di pubblicazione: 2021
• Riepilogo: La ricerca affronta gli obiettivi bilaterali di ottimizzazione della finitura superficiale e massimizzazione del tasso di rimozione del materiale (MRR) per il processo di fresatura dell'acciaio SCM440. Sottolinea inoltre l'utilità dell'applicazione del metodo Taguchi insieme all'analisi di inviluppo dei dati per l'ottimizzazione multicriteriale.
• Metodologia: gli autori hanno costruito una matrice sperimentale utilizzando l'approccio Taguchi e hanno poi interpretato i risultati per arrivare ai migliori parametri di fresatura che producono prestazioni migliori (Acciaio. & Khanh, 2021).

4. Frese in acciaio di alta qualità della fabbrica cinese SAMHO